Терморегуляция организма человека. Основными параметрами, обеспечивающими процесс теплообмена человека с окружающей средой, как было показано выше

Основными параметрами, обеспечивающими процесс теплообмена человека с окружающей средой, как было показано выше, являются параметры микроклимата. Вместе с изменением параметров микроклимата меняется и тепловое самочувствие человека. Условия, нарушающие тепловой баланс, вызывают в организме реакции, способствующие его восстановлению. Процессы регулирования тепловыделений для поддержания постоянной температуры тела человека – терморегуляция, позволяют сохранять температуру внутренних органов постоянной, близкой к 36,5 °С. Процессы регулирования тепловыделений осуществляются в основном тремя способами: биохимическим путем; путем изменения интенсивности кровообращения и интенсивности потовыделения.

Терморегуляция биохимическим путем заключается в изменении интенсивности происходящих в организме окислительных процессов. Например, мышечная дрожь, возникающая при сильном охлаждении организма, повышает выделение теплоты до 125...200Дж/с.

Терморегуляция путем изменения интенсивности кровообращения заключается в способности организма регулировать подачу крови (которая является в данном случае теплоносителем) от внутренних органов к поверхности тела путем сужения или расширения кровеносных сосудов. При высоких температурах окружающей среды кровеносные сосуды кожи расширяются, и к ней от внутренних органов притекает большое количество крови и, следовательно, больше теплоты отдается окружающей среде. При низких температурах происходит обратное явление: сужение кровеносных сосудов кожи, уменьшение притока крови к кожному покрову и, следовательно, меньше теплоты отдается во внешнюю среду. Кровоснабжение при высокой температуре среды может быть в 20...30 раз больше, чем при низкой. В пальцах кровоснабжение может изменяться даже в 600 раз.

Терморегуляция путем изменения интенсивности потовыделения заключается в изменении процесса теплоотдачи за счет испарения. Испарительное охлаждение тела человека имеет большое значение.

Терморегуляция организма осуществляется одновременно всеми способами. Так, при понижении температуры воздуха увеличению теплоотдачи за счет увеличения разности температур препятствуют такие процессы, как уменьшение влажности кожи, и, следовательно, уменьшение теплоотдачи путем испарения, снижение температуры кожных покровов за счет уменьшения интенсивности транспортирования крови от внутренних органов, и вместе с этим уменьшение разности температур.

Терморегуляция обеспечивается изменением двух составляющих теплообмен процессов – теплопродукции и теплоотдачи (39). На тепловой баланс организма существенно влияет теплоотдача, как наиболее управляемая и изменчивая.

Теплопродукция возрастает при выполнении физической работы. Количество вырабатываемой теплоты зависит также от возраста и состояния здоровья человека. Усредненные значения теплопродукции взрослого человека в зависимости от температуры окружающего воздуха и тяжести выполняемой работы приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4. Теплопродукция человека в зависимости от температуры воздуха и тяжести выполняемой работы

Температура воздуха, "С	Теплопродукция, Дж/с	Температура воздуха, °С	Теплопродукция, Дж/с
Состояние покоя	Работа средней тяжести
	103,7		332,0
	103,7		334,1
	112,1		354,3
	116,2		359,1
	119,7		354,3
Легкая работа	Тяжелая и очень тяжелая работа
	179,6		179,6
	179,6		179,6
	176,8		176,8
	197,0		197,0
	204,6		204,6

Различают три вида теплоотдачи организма человека:

- излучение;

- конвекция (16) (нагревание омывающего поверхность тела воздуха);

- испарение (14) влаги с поверхности кожи, слизистых оболочек верхних дыхательных путей и легких.

Процентное соотношение между этими видами теплоотдачи человека, находящегося в нормальных условиях в состоянии покоя, выражается следующими цифрами: 45/30/25. Однако указанное соотношение может изменяться в зависимости от конкретных значений параметров микроклимата и тяжести выполняемой работы.

Теплоотдача излучением происходит только в том случае, когда температура окружающих предметов ниже температуры открытых участков кожи (32...34, 5 °С) или наружных слоев одежды (27...28 °С для легко одетого человека и приблизительно 24 °С для человека в зимней одежде). Основная часть излучения относится к инфракрасному диапазону с длиной волны (4...50) * 10^-6м. При этом теряемое организмом в единицу времени количество теплоты, Дж/с (1 Дж/с = 1 Вт),

,

3.23

где S – площадь поверхности тела человека, определяемая по графику (рисунок 3.10), м². Если масса и рост человека неизвестны, то принимают S= 1,5м²;

δ – приведенный коэффициент излучения, Вт/(м²*К⁴): для хлопчатобумажной ткани 5 = 4,2*10^-8, для шерсти и шелка δ = 4,3*10, для кожных покровов человека δ = 5,1*10^-8;

Т_ч – температура поверхности тела человека: для раздетого человека 306 К (это соответствует 33 °С);

Т_o – температура окружающей среды, К.

Теплоотдача конвекцией также происходит в случае, если температура поверхности кожи или верхних слоев одежды выше температуры омывающего их воздуха. Потери теплоты конвекцией через дыхательные пути меньше, чем от кожного покрова, и происходят в тех случаях, когда температура вдыхаемого воздуха ниже температуры тела. Теплоотдача конвекцией повышается с ростом барометрического давления.

Приближенно потери теплоты в единицу времени конвекцией, Дж/с, можно определить по формуле

,

3.24

или

3.25

где v – скорость движения воздуха, м/с.

Первую формулу используют при скорости движения воздуха v ≤ 0,6 м/с, вторую – при v > 0,6 м/с.

Рисунок 3.10 – График для определения площади поверхности тела человека в зависимости от его массы и роста

В обычных условиях на большей части поверхности тела человека происходит неощутимое потоотделение, возникающее в результате диффузии воды без активного участия потовых желез. Исключение составляют поверхности ладоней, подошв и подмышечных впадин (составляющие примерно 10 % поверхности тела), на которых пот выделяется непрерывно.

Общие потери теплоты испарением в единицу времени, Дж/с, можно приближенно определить по формуле

,

3.26

где q – интенсивность выделения пота, г/ч, определяемая взвешиванием человека;

k_Л – коэффициент пересчета теплоотдачи через легкие, зависящий от температуры окружающего воздуха: при Т=0 ^оС – k_л = 0,43, при Т=18 °С – k_Л =0,3, при Т=28 °С – k_Л =0,23, при Т=35 °С – k_Л =0,035 и при Т=45°С – k_Л = 0,015.

Дата добавления: 2014-01-20